Back to the topics list

pagbabago sa estado ng bagay

May tatlong estado/phase ng matter na solid, liquid, at gas. Ang parehong bagay ay maaaring umiral sa lahat ng tatlong yugto sa ilalim ng magkakaibang kondisyon ng temperatura at presyon. Halimbawa, ang yelo (solid) sa 0° kapag pinainit ay nagiging tubig (likido) sa 0 °C, na sa karagdagang pag-init ay nagiging singaw (gas) sa 100 °C. Kaya sa isang presyon ng atmospera, ang tubig ay matatagpuan sa lahat ng tatlong yugto sa iba't ibang temperatura.

Ang proseso ng pagbabago mula sa isang estado patungo sa isa pa sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na pagbabago ng bahagi . Dinadala ito dahil sa palitan ng init.
Ang pagbabago mula sa solid tungo sa liquid phase ay kilala bilang melting , habang ang reversal change mula liquid to solid ay tinatawag na freezing. Ang pagbabago mula sa likido patungo sa singaw ay kilala bilang singaw, habang ang pabalik na pagbabago mula sa gas patungo sa likido ay tinatawag na condensation (o liquefaction). Ang direktang pagbabago mula sa solid patungo sa singaw ay tinatawag na sublimation at ang reverse na pagbabago mula sa singaw patungo sa solid ay tinatawag na deposition.

NATUNAY AT NAGIGING

Ang pagbabago ng solid sa likidong bahagi sa pamamagitan ng pagsipsip ng init sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na pagtunaw. Ang Ang pare-parehong temperatura kung saan ang solid ay nagbabago sa likido ay tinatawag na melting point ng solid. Ang kabaligtaran na pagbabago mula sa likido patungo sa solidong bahagi na may pagpapalaya ng init sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na pagyeyelo at ang temperatura kung saan ang isang likido ay nagyeyelo sa solid ay tinatawag na punto ng pagyeyelo nito. Ang enerhiya ng init ay nasisipsip sa panahon ng pagtunaw at ito ay tinatanggihan sa panahon ng pagyeyelo sa isang pare-parehong temperatura.

Ang heating curve ng yelo habang natutunaw

Tingnan ang graph sa itaas. Ang temperatura ng yelo ay nananatiling pare-pareho na katumbas ng 0 °C sa bahagi ng AB hanggang sa matunaw ang buong yelo. Ang init na ibinibigay sa panahong ito ay ginagamit upang matunaw ang yelo. Pagkatapos nito, ang temperatura ng tubig na nabuo sa pamamagitan ng natutunaw na yelo ay nagsisimulang tumaas mula sa 0 °C (bahagi BC).

PAGSINGAW O PAGKULO

Ang pagbabago mula sa likido patungo sa gas (o singaw) na bahagi sa pagsipsip ng init sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na singaw. Ang partikular na temperatura kung saan nangyayari ang singaw ay tinatawag na punto ng kumukulo ng likido. Katulad nito, ang pagbabago mula sa singaw patungo sa likidong bahagi sa pagpapalaya ng init sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na condensation at ang partikular na temperatura kung saan nangyayari ang condensation ay tinatawag na condensation point ng singaw.
Ang enerhiya ng init ay nasisipsip sa isang pare-parehong temperatura sa panahon ng singaw, habang ang parehong dami ng enerhiya ng init ay pinalaya sa panahon ng paghalay sa temperatura na iyon para sa parehong masa ng sangkap.

Ang heating curve ng tubig

Sa puntong A, ang tubig ay nasa temperatura ng silid (20°C) at pagkatapos ay sa pagsipsip ng enerhiya ng init, ang temperatura ng tubig ay patuloy na tumataas sa bahaging AB kung saan ito ay nasa likidong estado. Sa puntong B magsisimula ang pagkulo at ang temperatura ay hindi na tumaas pa sa bahagi ng BC, ang enerhiya ng init ay patuloy na hinihigop at kumakatawan sa pagkulo ng tubig, na B bilang ang kumukulong punto ng tubig.

Bakit tayo nagdaragdag ng asin habang nagluluto ng mga pulso? Ito ay batay sa katotohanan na ang pagdaragdag ng mga impurities ay nagpapataas ng kumukulong punto ng tubig. Nagdaragdag kami ng asin habang nagluluto ng mga pulso, ang tubig ay nagbibigay ng sapat na enerhiya ng init sa mga nilalaman nito bago kumulo at sa gayon ang pagluluto ay nagiging mas madali at mas mabilis. Bakit mas matagal magluto ng pagkain sa burol kaysa sa kapatagan? Ito ay batay sa katotohanan na bumababa ang punto ng kumukulo na may pagbaba sa presyon. Sa matataas na lugar tulad ng mga burol o bundok, mababa ang atmospheric pressure, kaya sa mga lugar na ito, kumukulo ang tubig sa temperaturang mas mababa sa 100 °C at kaya hindi ito nagbibigay ng kinakailangang enerhiya ng init sa nilalaman nito para sa pagluluto. Kaya ang pagluluto ay tumatagal ng mas mahabang oras sa naturang mga lugar.

LATENT HEAT AT SPECIFIC LATENT HEAT

Sa panahon ng pagbabago ng bahagi ng isang sangkap na nagaganap sa isang pare-parehong temperatura, isang malaking halaga ng enerhiya ng init ang nasisipsip o pinalaya.   Dahil ang enerhiya ng init na hinihigop o pinalaya sa isang pagbabago ng bahagi ay hindi ipinapakita sa labas ng anumang pagtaas o pagbaba ng temperatura, ito ay tinatawag na Latent heat.
Ang nakatagong init, kapag ipinahayag para sa isang yunit ng masa ng isang sangkap, ay tinatawag na tiyak na nakatagong init at tinutukoy ng simbolong L.

Ang yunit ng SI ng tiyak na nakatagong init ay J kg ^-1 , ang iba pang karaniwang mga yunit ay cal g ^-1 .
1 cal g ^-1 = 4.2 × 10 ³ J kg ^-1

Ang init ng pagsasanib ay ang thermal energy na dapat bawiin upang patigasin ang isang tiyak na masa o dami ng likido o idinagdag upang matunaw ang isang tiyak na masa o dami ng solid. Tinatawag din itong latent heat of fusion. Ang nakatagong init ng vaporization ay ang init na nakonsumo o na-discharge kapag ang bagay ay naghiwa-hiwalay, nagbabago ng estado mula sa likido patungo sa estado ng gas sa pare-parehong temperatura.
Ang partikular na nakatagong init ng pagsasanib ng yelo ay ang enerhiya ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang yunit ng masa ng yelo sa 0 °C sa tubig sa 0 °C nang walang anumang pagbabago sa temperatura. Ang partikular na nakatagong init ng pagyeyelo ng yelo ay ang enerhiya ng init na pinalaya/pinakawalan kapag ang isang yunit ng masa ng tubig sa 0 °C ay nagyeyelo sa 0 °C nang walang anumang pagbabago sa temperatura. Para sa yelo, ang tiyak na nakatagong init ng pagsasanib ay 336000 J kg ^-1 , na nangangahulugan na ang 1 kg ng yelo sa 0 °C ay sumisipsip ng 336000 J ng enerhiya ng init upang ma-convert sa tubig sa 0 °C. Para sa singaw, ito ay ang dami ng init (540 cal g ⁻¹ ) na inaasahang magbabago sa 1 g ng tubig sa 1 g ng tubig na fume. Ang isang katulad na sukat ng init ay inilalabas sa paglipat ng entablado sa panahon ng buildup ng 1 g tubig fume sa 1 g ng tubig.

Pagpapaliwanag ng nakatagong init ng pagsasanib sa batayan ng kinetic model
Ayon sa kinetic model, ang mga molekula sa isang solid ay nag-vibrate tungkol sa kanilang ibig sabihin na posisyon. Ang kabuuang enerhiya ng isang molekula ay ang kabuuan ng kinetic energy (na nakasalalay sa temperatura) dahil sa paggalaw nito at potensyal na enerhiya nito (na nakasalalay sa puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula at ang paghihiwalay sa pagitan nila). Kapag ang solid ay nagbabago sa likido nang walang pagbabago sa temperatura, ang average na kinetic ng mga molekula ay hindi nagbabago ngunit ang paghihiwalay sa pagitan ng mga molekula sa average na pagtaas. Ang ilang enerhiya ay kinakailangan upang mapataas ang paghihiwalay laban sa mga kaakit-akit na pwersa sa pagitan ng mga molekula (ibig sabihin, para sa pagtaas ng potensyal na enerhiya ng mga molekula). Kaya ang enerhiya ng init na ibinibigay sa panahon ng pagtunaw ay ginagamit lamang sa pagtaas ng potensyal na enerhiya ng mga molekula at tinatawag na nakatagong init ng pagkatunaw.

Mga halimbawa

• Ang snow sa mga bundok ay hindi natutunaw nang sabay-sabay: Ang dahilan ay ang yelo ay may mataas na tiyak na nakatagong init ng pagsasanib (336000 J kg ^-1 ). Mabagal itong nagbabago sa tubig habang nakakakuha ito ng enerhiya ng init mula sa araw. Kung ang latent heat ay mababa, ang lahat ng snow ay natunaw sa maikling panahon sa pagkuha ng init mula sa araw at magkakaroon ng mga baha sa mga ilog.
• Sa malamig na mga bansa, ang tubig sa mga lawa at lawa ay hindi nagyeyelo nang sabay-sabay: Ang dahilan ay ang tiyak na nakatagong init ng pagsasanib ng yelo ay sapat na mataas, dahil sa kung saan ang tubig sa mga lawa at lawa ay kailangang magpalaya ng malaking dami ng init sa ang paligid bago nagyelo. Ang layer ng yelo na nabuo sa ibabaw ng tubig bilang isang mahinang konduktor ng init ay maiiwasan din ang pagkawala ng init mula sa tubig ng lawa kaya hindi ito nagyeyelo nang sabay-sabay.
• Mas mabilis lumalamig ang mga inumin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang piraso ng yelo kaysa sa tubig na malamig sa yelo sa 0 °C: Ito ay dahil ang 1 gramo ng yelo sa 0 °C ay tumatagal ng 336 J ng enerhiya ng init mula sa inumin upang matunaw sa tubig sa 0 ° C. Ito ang mga inumin ay nagpapalaya ng karagdagang 336 J ng init na enerhiya sa 1 gramo ng yelo sa 0 °C, kaysa sa 1 gramo ng malamig na tubig na yelo sa 0 °C.

• Ang pagpapawis ay nagdudulot ng paglamig: Ang pagpapawis ay isang nakapagliligtas-buhay na paggana ng katawan na tumutulong sa pagkontrol ng temperatura ng iyong katawan. Kapag mainit ang panahon o tumaas ang temperatura ng iyong katawan dahil sa ehersisyo o lagnat, ang pawis ay inilalabas sa pamamagitan ng mga duct sa iyong balat. Naglalaman ito ng 90% ng tubig. Ang mga patak ng pawis na naroroon sa iyong katawan ay gumagamit ng init ng katawan para sa phase transition mula sa likido patungo sa singaw. Nagreresulta ito sa isang cooling effect na nakakatulong na mapanatili ang temperatura ng katawan at pinapalamig ang katawan.
• Laging mag-ingat habang binubuksan ang takip ng palayok kapag kumukulo ang tubig dito: Ang tubig ay may malaking tiyak na nakatagong init ng singaw. Kapag ang singaw ay namumuo sa balat ng iyong braso, isang napakalaking dami ng nakatagong init ang ilalabas, na nagiging sanhi ng malubhang pagkasunog.

Tanong 1: Gaano karaming enerhiya ng init ang kinakailangan upang matunaw ang 10 kg ng yelo? (Tiyak na nakatagong init ng yelo = 336 J g ^-1 )
Solusyon: m = 10 kg, L = 336 J g ^-1
Kinakailangan ng enerhiya ng init = mL = 10000 × 336 = 3360000 J

Tanong 2: Ang temperatura ng 250 gramo ng tubig sa 40 °C ay ibinababa sa 0 °C sa pamamagitan ng pagdaragdag ng yelo dito. Hanapin ang idinagdag na masa ng yelo. (Ang tiyak na latent heat ice ay 336 J g ^-1 at ang tiyak na kapasidad ng init ng tubig ay 4.2 J g ^-1 K ^-1 )
Solusyon: Enerhiya ng init na nawala ng tubig = enerhiya ng init na nakuha ng yelo
Ang pagbagsak ng temperatura ay 40 − 0 = 40 °C.
Nawala ang init ng tubig = m⋅c⋅Δt = 250 × 4.2 × 40 = 42000 J
Ang init na nakuha ng yelo = 42000 = masa ng yelo × 336 ⇒ masa ng yelo = 42000 ∕ 336 = 125 g

Tanong 3: Ang 10125J ng enerhiya ng init ay kumukulo ng 4.5gms ng tubig sa 100°c upang maging singaw sa 100°c, hanapin ang nakatagong init ng singaw sa mga yunit ng SI.
Solusyon: Nakatagong init ng singaw L = 10125 J ∕ (4.5 × 10 ^-3 ) kg = 2250 × 10 ³ J∕kg